精炼（lfvd）工艺优化及开发vd炉脱碳工艺的研究

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1、精炼（LF/VD）工艺优化及开发VD炉脱碳工艺的研究　　随着我国能源和基础设施建设的发展，要求高强度低合金钢板具有较高的屈服强度、良好的焊接性、高的断裂韧性以及低的韧脆转变温度、良好的冷成型性等。而低碳贝氏体钢由于具有高强度、高韧性、焊接性能优良、低成本的特点，故在欧美发达国家广泛应用于油气管线、工程机械、重型汽车、集装箱、造船、桥梁、压力容器等诸多领域。我厂开发出VD真空氧脱碳等新工艺，不仅提高了宽厚板厂的综合技术水平，还确保了WH70、X70、WDB620、X60等低碳高强度贝氏体钢的成功开发，扩大了

2、高技术含量、高附加值产品的范围，增强了企业在市场上的竞争力和影响力。本文就VD真空氧脱碳工艺进行了分析研究。1　真空氧脱碳冶金原理真空氧脱碳原理与真空碳脱氧原理是一致的。换句话说，真空氧脱碳是根据真空碳脱氧原理反推出来的一种新的脱碳工艺，它们的区别只在于冶金侧重点不同而已。它服从以下冶金热力学规律：[C]+[O]=CO↑根据冶金学原理，真空下[O]与[C]的反应能力随真空度的提高而提高，所以真空过程随着CO分压的降低，钢中富氧与C的反应被重新激活，从而达到降C的目的。以脱氧元素0.1%的质量分数为例，当P

3、CO=10132.5Pa时，C/O反应能力超过Si-O反应能力；当PCO=133.32Pa时，[C]与[O]的亲和力又大于[Al]与[O]的结合力。另外，由于转炉熔炼时采取强化供氧方式冶炼，氧化末期钢水中总氧含量通常大于10-3。因此利用宽厚板厂现有的VD真空设备，在钢水未经硅、铝等脱氧还原的情况下，进行真空氧脱碳能够使钢中成品w([C])降到0.05%以下。2　真空脱碳工艺2.1　转炉冶炼工艺显然，在转炉冶炼过程中，增加钢液中的氧含量，对保证VD炉真空氧脱碳的冶炼效果是有利的。同时，为了提高冶炼速度，扩

4、大生产规模，对转炉冶炼操作提出如下要求：(1)降低炉料的配碳量，生铁配入量以20t为宜，同时，须减少炉料中的易氧化元素，如锰钢、渣钢等不允许加入，返回废钢不宜配入过多；(2)提高钢液温度，以增大钢液中氧的溶解度；(3)加大供氧强度，增加供氧量，保证氧压在10kg以上；(4)出钢大包温度大于1600℃，出钢w([C])<0.08%。禁止加入任何脱氧剂及渣料。2.2　VD真空氧脱碳工艺根据实践经验，把从开抽到破坏真空时间限定为10～12min，真空度须达到200Pa～250Pa，开抽温度要控制在1590℃～1

5、640℃，真空过程温降为(2.2±0.2)℃/min，氩气流量控制在200Nm3/h左右。经此处理后，钢水w([C])低于0.01%，从而为保证成品w([C])≤0.05%打下了基础。在抽真空操作中，进泵速度要均匀平衡，防止钢水剧烈沸腾引起溢渣，真空度达到26.7kPa左右和4kPa左右时，出现两次真空度上升缓慢或停滞现象，说明此时C-O反应剧烈，产生CO较多。2.3　LF2VD后期精炼工艺2.3.1　LF精炼要求能否在50～60min内完成所精炼钢种对LF过程所要求的全部冶金任务，对顺利实现连浇起着决定

6、性的作用。而20min内完成变渣，40min内完成脱硫则更是精炼操作的重中之重。因此，为加快生产节奏，我们对精炼工艺作了如下改进：2.3.1.1　对原辅材料的要求真空残氧脱碳后，钢液中仍含有大量的氧，需要进行充分的沉淀脱氧和扩散脱氧。但为减少钢液的进碳量，在进行脱氧操作时，应注意选择使用合适的脱氧剂，如：铝线、铝粉等。对于硅铁粉，要求其w(C)必须小于0.15%，且应适当降低其使用量。对于碳含量高的扩散脱氧剂(如：电石)则禁止使用。2.3.1.2　钢水的快速脱氧真空后喂入铝线700～850m/炉、Ca-S

7、i块100～150kg/炉。通过强制性强脱氧剂沉淀脱氧，钢水中[O]T含量实际上已降至比较低的水平，基本上不需再补铝线已可保证成品w([Al]T)≥0.030%，并为快速脱硫创造了条件。2.3.1.3　合金化根据出钢量，提前计算所需合金的用量，并准备到位。除Ti等易氧化元素外，其它合金在真空后于精炼位一次性加入。精炼样渣变白，即以上元素被充分还原后，再微调至内控中限，以减少LF控制成分所需时间。2.3.1.4　造渣、变渣自然氧脱碳后，炉渣中(FeO)、(MnO)等含量很高，变渣十分困难，渣碱度和流动性不易

8、控制。从生产组织需要出发，须在15～20min内将炉渣变白。因此我们按以下方法造渣：石灰加入量1200～1500kg/炉，m(CaO)∶m(CaF2)=10∶3，用强扩散脱氧剂变渣。扩散脱氧剂有：金属铝粉200kg/炉、Fe2Si粉50～100kg/炉、Ca/Si块100kg，并加强吹氩搅拌，加快扩散传质，保证了15～20min内造出理想白渣，这既为脱硫创造了条件，又使得渣中MnO等被还原，便于精确控制钢水成分。2.3.1.5